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2012 年度 実績報告書

ゆらぎと多様性を含む集団のダイナミクスと機能

研究課題

研究課題/領域番号 22540391
研究機関広島大学

研究代表者

西森 拓  広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50237749)

研究分担者 粟津 暁紀  広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (00448234)
秋野 順治  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 准教授 (40414875)
中田 聡  広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50217741)
末松 信彦  明治大学, 先端数理科学研究科, 講師 (80542274)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード集団運動 / 自己駆動粒子系 / ゆらぎ / アリ / 樟脳ボート
研究概要

前年度までの研究成果を基に、自己駆動する粒子系の集団運動について、実験・理論の両面から研究をおし進めた。特に、樟脳ボートやアリの集団運動において、外界の変動や構成要素の多様性が果たす役割に注目し、その背後にある機構を考察した。同時に、複雑で非定常な運動をともなう実験から再現性・定量性のあるデータを採取し分析する手法や、数理模型と実験・観察データとの連携の方法論を提案した。具体的には以下の内容の研究を行った。
--1.アリの集団のダイナミクス--
アリの集団採餌行動に関して、昆虫の行動分析の専門家である分担研究者(秋野)と協力し、実験事実に密着した理論解析を行った (西森・粟津)。とくに、走光性と走化性の2つの走性の組み合わせに基づくアリの行動を定量的に分析してきたこれまでの成果をふまえて、複雑な生き物集団の運動を特徴づける、実験手法・画像解析手法・理論手法を総括し、その結果は学会講演や論文として外部に向かって公表した。
--2.樟脳船およびその他の集団運動―
微小な樟脳片をプラスティック片の下面にとりつけた「樟脳船」は、樟脳片側を下にして水に浮かべることにより,(樟脳の一部が水に溶け出し)水面に表面張力の勾配を誘起し,自律的に駆動することが知られている。昨年度までに、円環状の水路に浮かべたで多数の樟脳舟集団において、従来の交通流の研究で知られる渋滞-非渋滞転移が発生することやアリの採餌行動でも見られるクラスター形成が発生することを見いだし、本年度に数本の論文が出版された。さらに、前後のない対象樟脳ボートの集団運動に注目し、円環状水路において、渋滞-非渋滞転移の他に間欠運動を含んだ複雑な運動モードが存在することを見いだした。これらの研究も論文にまとめ国際学術誌に投稿中である。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Influences of Excluded Volume of Molecules on Signaling Processes on Biomembrane2013

    • 著者名/発表者名
      Masashi Fujii
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 143 ページ: 未定

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0062218

    • 査読あり
  • [雑誌論文] アリの集団採餌における方位情報の選択と切り替え2013

    • 著者名/発表者名
      荻原悠佑
    • 雑誌名

      計測と制御

      巻: 53 ページ: 201--207

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Swarming of self-propelled camphor boats2012

    • 著者名/発表者名
      Eric Heisler
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 85 ページ: 055201(R) 1--4

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.85.055201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collective motion and phase transitions of symmetric camphor boats2012

    • 著者名/発表者名
      Eric Heisler
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn

      巻: 81 ページ: 074605-1--5

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.074605

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stability of transverse dunes against perturbations; a theoretical study using dune skeleton model2012

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Niiya
    • 雑誌名

      Aeolian Research

      巻: unconfirmed ページ: 未定

    • DOI

      10.1016/j.aeolia

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bifurcation analysis of the transition of dune shape under unidirectional wind2012

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Niiya
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 108 ページ: 158001-1--4

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.108.158001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suppression and regeneration of camphor-driven Marangoni flow with the addition of sodium dodecyl sulfate2012

    • 著者名/発表者名
      Yumihiko. S. Ikura
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem.B

      巻: 116 ページ: 992--996

    • DOI

      10.1021/jp210990a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reciprocating Motion of a Self- Propelled Object on a Molecular Layer2012

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nakata
    • 雑誌名

      ChemPhysChem

      巻: 13 ページ: 4129--4133

    • DOI

      10.1002/cphc.201200820

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 現代に息づくチューリングの自己組織化--アリとチューリング-2012

    • 著者名/発表者名
      西森拓
    • 雑誌名

      数学セミナー

      巻: 51 ページ: 30-35

  • [学会発表] A Model for the Crestline Dynamics of Dunes

    • 著者名/発表者名
      Hiraku Nishimori
    • 学会等名
      8th European Solid Mechanics Conference
    • 発表場所
      オーストリア、Graz市
  • [学会発表] Dynamics of Dunes: in what situations do minimal models work?

    • 著者名/発表者名
      Hiraku Nishimori
    • 学会等名
      International Conference on Modeling, Analysis and Simulations
    • 発表場所
      東京、明治大学紫紺館
    • 招待講演
  • [学会発表] Localized Bioconvection of Photosynthetic Microorganisms

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko J. Suematsu
    • 学会等名
      Gordon Research Conference, Oscillations & Dynamic Instabilities in Chemical Systems
    • 発表場所
      アメリカ、Cobey Univ.
  • [学会発表] 化学走性の不正確さを利用したアリの集団採餌と採餌効率

    • 著者名/発表者名
      西森拓
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年会
    • 発表場所
      東広島市、広島大学
  • [学会発表] アリの採餌行動における決断とゆらぎ

    • 著者名/発表者名
      西森拓
    • 学会等名
      第25回自律分散システム・シンポジウム
    • 発表場所
      仙台市、東北大学
    • 招待講演
  • [図書] 現象数理学入門2013

    • 著者名/発表者名
      三村昌泰
    • 総ページ数
      未定
    • 出版者
      東大出版会
  • [図書] 応用数理ハンドブック2013

    • 著者名/発表者名
      西森拓(分担執筆)
    • 総ページ数
      未定
    • 出版者
      朝倉書店

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公開日: 2014-07-24  

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